Лекция №1

Тұтас орта физикасы

Кіріспе.

Тұтас орта физикасы серпімділік теориясы, сұйықтармен газдардың механикасы тұтас орта электродинамикасы сияқты бірнеше пәндерді біріктіретін арнайы курс. Табиғаттағы қатты, сұйық, газ, плазма түріндегі денелерді тұтас деп қарастырып, олардың механикасын түсіндіреді. Тұтас орта физикасы бұл денелердің (агрегаттық күйінің ) заңдылықтарын түсіндіргенде олардың ішкі структуралық элементтерін (атомдармен молекулалардың) жағдайын қарастырмайды . Оның қарастыратын мәселелері :

1. Серпімділік теориясы .

2. Сұйақтар мен газдардың механикасы.

3. Тұтас орта электродинамикасы .

Идеалды серпімді денелер

Барлық реалды денелер деформацияланады. Түсірілген күштердің әсерінен олар өздерінің формасын немесе көлемін өзгертеді. Мұндай өзгерістер деформация деп аталады .

Деформация дегеніміз — қатты денеге күш әсер еткенде оның формасының өзгеруі. Деформация серпімді деформация және пластикалық деформация болып екіге бөлінеді. Егер денеге әсер ететін күш жоқ болса, дене өз қалпына қайта келеді ,мұны серпімді деформация деп атайды. Ал егерде формасына қайта келмесе, пластикалық деформация болады. Пластикалық деформацияға металдарды суық күйде өңдеу негізделген. Деформацияның серпімді немесе пластикалық болуы – тек материалға ғана емес,сонымен қатар түсірілген күштің шамасына тәуелді. Егер күштің (дәлірек бірлік ауданға түсірілген күш, яғни кернеу) мәні белгілі шамадан артпаса, онда деформация серпімді болады. Бұл шама серпімділік шегі деп аталады. Егер күш бұл шамадан артса, онда пайда болған деформация пластикалық болады. Сғерпімділік шегі түрлі материал үшін түрліше болады. Ол толығымен анық шама емес. Денелерді сғерпімді және пластикалық деп бөлу де белгілі дәрежеде шартты. Былайша айтқанда, барлық деформация түсірілген күштің әсері тоқтағанда толығымен жойылмайды, сондықтан пластикалық болып табылады. Алайда қалдық деформацияның шамасы аз болса,онда оны көп жағдайда ескермеуге болады. Қалдық деформацияны ескермеу үшін оның шамасы қандай болу керектігі – нақты шартқа тәуелді. Кейбір жағдайларда егер ол максимал мәннәң 0,1%-нен артық болмаса, онда оны ескермеуге болады. Ал басқа жағдайларда бұл шек 0,01%дейін төмендетіледі және т.с.с.

Бұл тарауда біз серпімді деформацияны қарастырумен шектелеміз. Сонымен қатар біз құбылыстың физикасына емес, тек механикасына тоқталамыз. Механика физикалық күйге (мысалы температураға)тәуелді түрлі денелер үшін түрліше болатын енгізілген эмпирикалық серпімді тұрақтыларға сүйене отырып денелердің серпімділік қасиеттерін зерттейді. Деформацияны атомдық тұрғыдан қарастыру оны тереңірек түсінуге мүмкіндік береді. Деформацияны мұндай жолмен қатты дене теория түсіндіреді. Сонымен қатар ол тек деформацияланған денлердің атомдық тұрғыдан тек негізгі теңдеулерін ғана қарастырмайды, және де дененің серпімді тұрақтыларын басқа физикалық қасиеттерімен байланыстырады.

Біз денелерді идеалды серпімді деп қарастырамыз. Мұндай деп тек серпімді деформацияға ұшырайтын идеалданған денелер аталады. Мұндай идеализациялауды реалды денелерге түсірілген күштер серпімділік шектен аспайтын болса қолдануға болады. Идеалды серпімді денелер үшін әсер етуші күштер мен олардың әсерінен деформациялардың арасынды бір мәнді тәуелділік бар. Пластикалық деформациякезінде мұндай байланыс жоқ. Біз тек кіші деформацияларды қарастырумен шектелеміз . Кіші деформация деп серпімді Гук заңына бағынатын деформациялар аталады. Бұл келтірілген заң бойынша деформация күшке пропорционал .

Қатты денелер изотропты және анизотропты болып бөлінеді .Изотропты деп барлық бағытта қасиеттері бірдей денелер аталады. Анизотропты денелерге кристалдар жатады. Келтірілген анықтамалар белгілі дәрежеде анық емес,себебі оларда қандай физикалық қасиеттер туралыт сөз болып отырғаны айтылмаған .Себебі, денелер кей қасиеттеріне қарағанда изотропты, ал кей қасиеттеріне қарағанда анизотропты болуы мүмкін. Кубтік жүйедегі барлық кристалдар олардағы жарықтық таралуын, қарастырғанда изотропты болады. Бірақ олар анизотропты болады, егер сөз олардың серпімділік қасиеттері туралы болса. Бұл тарауда денелердің изотроптылығымен анизотроптылығы олардың серпімділік қасиеттеріне салыстырмалы қарстырпылады. Бірақ біз қарапайым дене изотропты болу жағдайын қарстырумен шектелеміз. Металдар әдетте поликристалдық құрылымдық болады,яғни олар бей-берекет бағытталған өте кіші кристалдардан тұрады. Осы әрбір кристалл анизотропты дене болады. Бірақ құрамында көптеген кристалдар бар кристалдар бар металл бөлігі өзін изотропты дене сияқты тұтады,егер барлық мүмкін болған кристалл бағыттары бірдей ықтималдылықпен берілсе, нәтижесінде пластикалық деформацияда кристалл бағыттарының бей-берекеттілігі бұзылуы мүмкін. Сонда пластикалық деформациядан соң металл анизотропты болады. Мұндай құбылыс сымның созылу немесе айналу кезінде байқалады.

Лекция №2